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1. 작성 배경 ○ 제조 지원을 위한 시뮬레이션인 '공학 시뮬레이션' 수법이 제조를 위한 유용한 수단으로서 활용되기 위해서는, 설계가 허용하는 오차 범위 내에서 '공학 시뮬레이션의 품질 보증'이 필수 조건으로서 요구된다. - 공학 시뮬레이션에는 기계·구조물을 대상으로 하는 역학 시뮬레이션 외에, 집적회로 작성 지원을 위한 반도체 시뮬레이션 또는 화학 분야에서의 분자 설계 시뮬레이션 등 각 분야에서 여러 가지 수법이 개발되고 있지만, 본 보고서에서는 '계산 역학 시뮬레이션'을 대상으로 하였다. ○ 일본학술회의에서는 계산 역학 시뮬레이션이 제조, 특히 설계 프로세스에 완수하는 역할에 대해 현상 분석과 과제 추출을 위한 검토를 실시하여, '계산 역학 시뮬레이션의 품질'에 관해 전개해야 할 사항을 제안으로 정리하였다. 2. 현황 및 문제점 ○ 1990년대부터 현재까지, 컴퓨터를 이용한 설계 툴인 CAD(Computer Aided Design) 및 계산 역학 시뮬레이션 툴인 CAE(Computer Aided Engineering)가 연달아 개발되어 이들이 통합화되고, 산업계의 제조 현장에서 활용되고 있다. - 이러한 툴의 도입에 의해, 종래의 시작·실험의 반복을 시뮬레이션으로 대행하는 것이 가능하게 되어, 개발 기간과 비용을 대폭 절감할 수 있게 되었다. 최근에는 대기업뿐만 아니라, 중소기업에 이르기까지 이 수법이 광범위하게 채용되고 있다. ○ 제조 현장에서 역학 및 계산과학 등의 시뮬레이션 툴을 올바르게 잘 다룰 수 있으면 매우 유효하지만, 잘못된 사용법을 했을 경우에는 이에 따라 개발된 구조물 등의 안전성이 보증되지 않고, 사용 중에 파괴하는 등 사고 발생 가능성이 있으며, 실제 이러한 사례도 보고되고 있다. ○ 따라서 계산 역학 시뮬레이션의 품질 보증의 구조를 만드는 것이 매우 중요한 사항으로, 계산 역학 시뮬레이션의 품질을 담보하는 구조 구축에 산학관이 제휴해 시급하게 추진해야 한다. - 산업계에서는 개발하는 제품 그 자체의 품질에 대한 조건이 매우 높음에도 불구하고, 제품을 개발하는 툴인 계산 역학 시뮬레이션의 품질에 관해서는, 이를 담보하기 위한 조직적인 대응 상황이 없다. - 또 학술계에서도 계산 역학 시뮬레이션이 개척하는 새로운 이노베이션의 가능성 추구에 연구의 주목적이 두고 있어, 품질을 담보하기 위한 리스크 관리의 방법론에 관한 체계적인 연구를 전개되고 있지 못한 상황이다. - 영국의 NAFEMS(National Agency for Finite Element Methods and Standards) 및 미국기계학회 등에서는 이러한 문제의 중요성이 지적되어 국제 표준화로서의 전략적인 대응이 전개되고 있다. 3. 제안 내용 ○ 산업의 근간이 되는 제조에서, 계산 역학 시뮬레이션이 완수하는 역할이 증대하고 있으며, 향후 그 역할을 보다 커져 차세대 이노베이션을 창출하는 핵심 테크놀로지가 되고 있다. ○ 또 일반 설계자를 포함해 시뮬레이션 업무에 종사하는 기술자도 폭발적으로 증대하고 있다. 이러한 환경 하에서 국제 경쟁력 있는 고기능·고품질의 제품을 개발해 제조 산업의 활성을 유지·발전시켜 가기 위해서는, '계산 역학 시뮬레이션의 품질'에 대해 과제 분석을 실시해, 적절히 대응해 나가는 것이 매우 중요하다. ○ 이에 일본학술회의에서는 '계산 역학 시뮬레이션의 품질'에 대해 다음과 같은 제안을 실시한다. (1) 시뮬레이션 품질에는 여러 가지 측면이 있고, 학술적인 시점에서도 연구를 실시하고 해결을 도모해야 할 과제가 많이 있다. 연구자가 이러한 과제에 적극적으로 대응해, 과제 해결에 공헌하는 것을 기대한다. 또 관련 학회·협회가 협조해 이러한 연구 성과를 체계화, 표준화해 나가는 것이 요구된다. (2) 시뮬레이션 업무가 비즈니스의 일환으로서 다루어지고 있는 현재, 그 비즈니스의 흐름 중에서 품질 보증을 실시하는 구조를 구축해 나갈 필요가 있다. 현재 일부 학회·협회에서 전개하고 있는 이러한 대응에 대해, 국제 표준화로의 대응도 응시한 정부에서의 적극적인 지원이 필요하다. 또 산업계도 이러한 품질관리 시스템 구축의 중요성을 이해하고, 시급히 도입하며, 이에 필요한 대가를 부담해야 한다. (3) 고품질의 시뮬레이션을 담보하는 가장 중요한 것은 인재 육성이다. 이 문제는 대학 및 대학원 교육의 문제와 사회인 교육의 문제로 나눌 수 있지만, 추후 별도로 이 문제를 채택하고 논의할 필요가 있다. 우선은 일본기계학회에서 실시하고 있는 '계산 역학 기술자의 인정 제도'를 한층 더 발전시키고, 타분야를 포함해 국제적으로 통용되는 기술자 인정 제도로 발전하도록 정부 차원에서의 지원이 필요하다. - 목차 - 1. 서론 : 계산 역학 시뮬레이션의 발전과 산업계로의 보급 2. 제조와 계산 역학 시뮬레이션 3. 산업 각 분야에서의 계산 역학 시뮬레이션 적용 현상 과제 4. 계산 역학 시뮬레이션에서의 오차와 품질 보증 5. 계산 역학 시뮬레이션에서의 품질 관리 시스템 구축 필요성 6. 인재 육성과 해석 기술자 인정 7. 정리 |
